大学物理碰撞打靶实验报告

碰撞打靶实验物体间的碰撞是自然界中普遍存在的的现象，从宏观物体的一体碰撞到微观物体的粒子碰撞都是物理学中极其重要的研究课题。本实验通过两个体的碰撞、碰撞前的单摆运动以及碰撞后的平抛运动应用已学到的力学定律去解决打靶的实际问题，从而更深入地了解力学原理，并提高分析问题、解决问题的能力。一．实验原理碰撞：指两运动物体相互接触时，运动状态发生迅速变化的现象。"正碰"是指两碰撞物体的速度都沿着它们质心连线方向的碰撞；其他碰撞则为"斜碰"。碰撞时的动量守恒：两物体碰撞前后的总动量不变。3■平抛运动：将物体用一定的初速度vO沿水平方向抛出，在不计空气阻力的情况下，物体所作的运动称平抛运动，运动学方程为x?v0t，y?12gt（式t中是从抛出开始计算的时2间，x是物体在时间t内水平方向的移动距离，y是物体在该时间内竖直下落的距离，g是重力加速度）在重力场中，质量为m的物体在被提高距离h后，其势能增加了?Ep?mgh5•质量为m的物体以速度v运动时，其动能为Ek?12mv2机械能的转化和守恒定律：任何物体系统在势能和动能相互转化过程中，若合外力对该物体系统所做的功为零，内力都是保守力（无耗散力），则物体系统的总机械能（即势能和动能的总和）保持恒定不变。弹性碰撞：在碰撞过程中没有机械能损失的碰撞。非弹性碰撞：碰撞过程中的机械能不守恒，其中一部分转化为非机械能（如热能）。二．实验仪器碰撞打靶实验仪如图1所示，它由导轨、单摆、升降架（上有小电磁铁，可控断通）、被撞小球及载球支柱，靶盒等组成。载球立柱上端为锥形平头状，减小钢球与支柱接触面积，在小钢球受击运动时，减少摩擦力做功。支柱具有弱磁性，以保证小钢球质心沿着支柱中心位置。图1碰撞打靶实验仪升降架上装有可上下升降的磁场方向与杆平行的电磁铁，杆上的有刻度尺及读数指示移动标志。仪器上电磁铁磁场中心位置、单摆小球（钢球质心与被碰撞小球质心在碰撞前后处于同一平面内。由于事先二球质心被调节成离导轨同一高度，所以，一旦切断电磁铁电源，被吸单摆小球将自由下摆，并能正中地与被击球碰撞。被击球将作平抛运动，最终落到贴有目标靶的金属盒内。小球质量可用电子天平称衡。三．实验内容（一）必做内容：调整导轨水平，如果不水平可调节导轨上的两只调节螺钉。用电子天平测量被撞球（直径和材料均与撞击球相同）的质量m,并以此也作为撞击球的质量。根据靶心的位置，测出x,估计被撞球的高度y,并据此算出撞击球的高度h0（预习时应自行推导出由x和y计算高度h0的公式）通过绳来调节撞击球的高低和左右,使之能在摆动的最低点和被撞球进行正碰。把撞击球吸在磁铁下，调节升降架使它的高度为h0,细绳拉直。让撞击球撞击被撞球，记下被撞球击中靶纸的位置X'。（可撞击多次求平均）,据此计算碰撞前后总的能量损失为多少？应对撞击球的高度作怎样的调整,才可使击中靶心？（预习时应自行推导出由X'和y,及计算高度差h-h0=?h的公式）对撞击球的高度作调整后,再重复若干次试验,以确定能击中靶心的h值；被撞球击中靶纸的位置后记下此h值。观察二小球在碰撞前后的运动状态,分析碰撞前后各种能量损失的原因。（二）选做内容：观察两个不同质量钢球碰撞前后运动状态，测量碰撞前后的能量损失。用直径、质量都不同的被撞球，重复上述实验，比较实验结果并讨论之。（注意：由于直径不同，应重新调节升降台的高度，或重新调节细绳）四．思考题如两质量不同的球有相同的动量，它们是否也具有相同的动能？如果不等，哪个动能大？找出本实验中，产生?h的各种原因（除计算错误和操作不当原因外）。在质量相同的两球碰撞后，撞击球的运动状态与理论分析是否一致？这种现象说明了什么？如果不放被撞球，撞击球在摆动回来时能否达到原来的高度？这说明了什么？此实验中，绳的张力对小球是否做功？为什么？定量导出本实验中碰撞时传递的能量e和总能量E的比？=e/E与两球质量比?=ml/m2的关系。本实验中，球体不用金属，用石蜡或软木可以吗？为什么？篇二：打靶碰撞实验实验报告打靶碰撞实验实验报告通信（1）班1140031赵雯琳【实验目的】【仪器用具】碰撞打靶实验仪、米尺、物理天平等。【实验原理】1・碰撞：指两物体互相接触时，运动状态发生迅速变化的现象，正碰时，两物体的质心沿速度在同一方向，大小相同的两个小球发生正碰，能量不损失。即碰撞时动量守恒。2・平抛运动：、将物体用一定的初速度沿水平方向抛出，在不计空气阻力的情况下，运动学方程为x=vt,y=1／2・gt23・在重力场中，质量为m的物体，被提高距离h后，其势能增加Ep=mgh;质量为m的物体以速度v运动时，其动能为Ep=1／2・mv2【实验步骤】1・确定球心位置：先将载球支柱固定在导轨的最左侧，将小球放在支柱上，将立柱沿导轨移动，调整立柱的高度，使得球心的高度刚好与立柱上的零刻度线处于同一水平线上。2・用天平测量被撞球的质量M3・摆球用摆线固定好后，通过调节调节旋钮，使得摆球和被撞球的球心在同一高度。之后固定摆线长度。3・上升电磁铁的高度，刻度线位于某一定值。打开仪器开关，将摆球放上电磁铁吸附，通过移动立柱在导轨上的位置来调整，使得摆线拉直4・按下开关，摆球被释放，被撞小球作平抛运动，砸落在靶盒上，用刻度尺测量水平位移，记录数据，并把靶点用橡皮擦去，等待下一次数据记录。5・同一高度，重复四次实验。记录四组数据。6・换五组不同的高度，重复以上步骤，最后共得20组数据。【实验数据】1・小球质量m=32.80g2・被撞球的高度Y=15.80cm篇三：碰撞打靶实验碰撞打靶实验仪。被撞球3个（铁球，铜球，铝球，其中铁球和撞击球质量相等）。实验目的、意义和要求目的:了解自然界中物体的碰撞现象。意义:利用碰撞前的单摆运动以及碰撞后的平抛运动利用已学到的力学定律去解决打靶的实验问题。要求:预习实验原理的各个力学规律。了解整个实验的过程，即从理论值到实际值的过程。实验前应回答的问题实验仪底盘为什么要调水平。由x和y推导出时h0的表达式。由x,和y计算高度差的公式，进而推导出体系在整个过程中的能量损失AEo实验内容完成实验室给出的数据表格。选做实验一一从剩余的两个小球中任选一个（建议做铝球）完成实验。实验目的：比较被撞球的质量发生变化，或者质量和体积都发生变化时，体系的能量损失会有怎样的变化。实验报告要求计算碰撞前后的总能量损失AE。回答课本P31,P32思考题。实验现象记录分析，实验感想体会和建议。参考书籍与材料建议问题老师，碰撞打靶实验最后计算出来能量损耗值，是否还要计算不确定度？如果钢尺和游标卡尺上没有标明“最大误差”或“不确定度限值”，要怎